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Introduction

炎癥性腸病（IBD）屬于是一種慢性的長(zhǎng)期的腸道炎癥疾病。目前，IBD的患病率在全世界范圍內(nèi)仍然在逐年增加。有研究曾經(jīng)報(bào)道，IBD在歐洲和北美洲的許多國(guó)家的人口中的患病率超過(guò)0.3%，并且，亞洲、非洲和南美洲的IBD病例也在不斷增加。而潰瘍性結(jié)腸炎（UC）作為IBD的一種，其發(fā)病機(jī)制目前仍未被詳細(xì)闡明。但越來(lái)越多的研究已經(jīng)證實(shí)了UC的發(fā)生與環(huán)境因素和遺傳相關(guān)。在UC患者中，腸道中通常會(huì)伴隨嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)以及腸粘膜的結(jié)構(gòu)損傷與功能喪失。

目前，UC的治療主要依靠于一些藥物，例如免疫抑制劑、生物制劑和一些抗生素。盡管這些藥物可以緩解UC的癥狀，但這些治療藥物也存在一些明顯的缺點(diǎn)，例如，治療周期長(zhǎng)、不良副作用，較強(qiáng)的藥物依賴性以及肝膽和眼部的并發(fā)癥的發(fā)生。因此，對(duì)于患者來(lái)說(shuō)，修復(fù)腸道損傷，減輕患者痛苦是UC治療的主要目的。

腸道菌群是腸道中一個(gè)極其復(fù)雜的微生物系統(tǒng)，在維持腸道健康方面有著非常重要的作用。而大量的研究已經(jīng)證實(shí)了腸道微生物群的失調(diào)與結(jié)腸炎的嚴(yán)重程度有著重要關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，在UC患者的腸道中會(huì)發(fā)現(xiàn)微生物群的結(jié)構(gòu)和組成的改變，而這種變化又進(jìn)一步促進(jìn)了UC的發(fā)生和發(fā)展。腸道微生物群的穩(wěn)態(tài)在維持腸道健康和改善UC癥狀中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

食物來(lái)源的蛋白質(zhì)或肽在改善UC方面的良好益處正在被逐漸證實(shí)。研究發(fā)現(xiàn)，食物來(lái)源的蛋白質(zhì)或肽能夠通過(guò)減輕炎癥反應(yīng)、改善氧化應(yīng)激、調(diào)節(jié)腸道免疫穩(wěn)態(tài)、保護(hù)腸道屏障和調(diào)節(jié)腸道微生物群等途徑改善實(shí)驗(yàn)性UC模型。而來(lái)自蠶蛹（Bombyx mori）的肽在先前的研究中被發(fā)現(xiàn)具有抗腫瘤、抗氧化和抗炎等功能活性。在先前的研究中發(fā)現(xiàn)，蠶蛹肽（SPP）對(duì)結(jié)腸癌具有一定的抑制作用。而惡性的結(jié)腸炎可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)腸癌的發(fā)生。因此推測(cè)SPP可能對(duì)結(jié)腸炎具有一定的改善作用。

在本文中，主要研究了SPP對(duì)實(shí)驗(yàn)性UC小鼠的腸道屏障和腸道微生物群的影響。研究結(jié)果或許能夠?yàn)镾PP應(yīng)用于結(jié)腸炎的輔助治療提供一些證據(jù)。

Results and Discussion

SPP可減輕UC小鼠的臨床癥狀和體征

使用DSS誘導(dǎo)建立小鼠UC模型，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)方案如圖1A所示?。在DSS組中，小鼠表現(xiàn)出明顯的結(jié)腸炎癥狀和體征，包括體質(zhì)量減輕、血便和腹瀉。與Control組相比，DSS組小鼠體質(zhì)量從第12天開(kāi)始明顯下降（圖1D）。此外，在DSS組中，DAI評(píng)分顯著高于Control組，并且小鼠的結(jié)腸長(zhǎng)度顯著縮短（圖1B，C）。這些結(jié)果表明，通過(guò)DSS誘導(dǎo)成功建立了小鼠急性結(jié)腸炎模型。此外，在SPP治療組中，三個(gè)劑量的SPP給藥均降低了小鼠的DAI評(píng)分（圖2B），并在一定程度上阻止了體質(zhì)量減輕和結(jié)腸長(zhǎng)度縮短（圖1C，E）。進(jìn)一步，利用H&E染色來(lái)評(píng)價(jià)SPP對(duì)DSS導(dǎo)致的結(jié)腸損傷的影響。H&E染色結(jié)果顯示，DSS組的結(jié)腸組織損傷程度最大，隱窩完全丟失，并伴隨炎癥因子浸潤(rùn)。而SPP組和MS組的結(jié)腸組織形態(tài)相較于DSS組有明顯改善（圖2A）。SPP能夠逆轉(zhuǎn)DSS對(duì)小鼠結(jié)腸組織的損傷。組織學(xué)損傷評(píng)分結(jié)果顯示，SPP-H組的改善作用最為明顯（圖2C）。總而言之，SPP以劑量依賴性方式減輕DSS誘導(dǎo)的小鼠急性UC。

圖1 SPP減輕了DSS誘導(dǎo)的小鼠急性UC

圖2 SPP對(duì)UC小鼠結(jié)腸組織學(xué)損傷的影響

SPP降低了UC小鼠血清和結(jié)腸的炎癥標(biāo)志物含量

為了證明SPP對(duì)UC小鼠炎癥的影響，測(cè)定了小鼠血清和結(jié)腸組織中炎癥標(biāo)志物（TGF-β1、COX-2、iNOS、MPO、NO）的含量（圖3）。結(jié)果表明，在DSS組中觀察到TGF-β1、COX-2、iNOS、MPO、NO的含量顯著增加。與DSS組相比，SPP和MS治療顯著降低了TGF-β1、COX-2、iNOS、MPO、NO的含量。有趣的是，SPP以劑量依賴性方式降低UC小鼠血清和結(jié)腸組織中的炎癥標(biāo)志物含量，并且其作用效果優(yōu)于MS組。

圖3 SPP對(duì)小鼠炎癥標(biāo)志物含量的影響

SPP改善結(jié)腸炎小鼠腸道屏障的完整性

腸道屏障損傷是UC的重要病理特征之一。通過(guò)RT-qPCR和蛋白質(zhì)印跡分析測(cè)定了UC小鼠結(jié)腸組織中緊密連接（TJ）蛋白的表達(dá)水平。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與Control組相比，DSS組中ZO-1、caludin-1、caludin-3、occludin、E-cadherin1的RNA表達(dá)量和ZO-1、caludin-1、occludin、E-cadherin1蛋白含量均顯著降低。而在補(bǔ)充SPP和MS后,這些蛋白的含量和RNA表達(dá)量均有所增加（圖4，5）。盡管SPP-L組與DSS組并無(wú)顯著性差異，但SPP-H組均顯著增加了這些蛋白的含量和RNA表達(dá)量，并且SPP-H組的增加效果與MS組相當(dāng)。

圖4 SPP對(duì)小鼠結(jié)腸組織中腸道屏障功能相關(guān)RNA表達(dá)水平的影響

圖5 SPP對(duì)小鼠結(jié)腸組織中腸道屏障功能相關(guān)蛋白含量的影響

SPP增加UC小鼠腸道中SCFAs含量

SCFAs作為腸道菌群的代謝產(chǎn)物，可以通過(guò)抑制炎癥和保護(hù)腸上皮屏障來(lái)維持腸道功能。通過(guò)使用GC-MS法檢測(cè)了UC小鼠腸道內(nèi)容物中SCFAs的含量。結(jié)果顯示，與Control組相比，DSS組中的總SCFA、過(guò)氧乙酸和戊酸顯著降低。但在SPP-H組中發(fā)現(xiàn)，SPP顯著增加了總SCFA、過(guò)氧乙酸、異戊酸和戊酸的含量（圖6）。這表明SPP能夠在一定程度上增加UC小鼠腸道中SCFAs含量。

圖6 SPP對(duì)UC小鼠腸道中SCFAs含量的影響

SPP對(duì)小鼠腸道菌群結(jié)構(gòu)的影響

為了研究SPP對(duì)腸道微生物群的組成和多樣性的影響，對(duì)Control組、DSS組和SPP-H組小鼠的盲腸內(nèi)容物進(jìn)行了16S rRNA基因測(cè)序和分析。結(jié)果顯示，OTU聚類后，Control組、DSS組和SPP-H組中分別檢測(cè)出了1067、1004、1049個(gè)OUT，其中Control組、DSS組和SPP-H組中特有的OUT數(shù)量分別為398、371、347個(gè)（圖7A、B）。α-多樣性用于顯示每個(gè)組微生物群落的豐富性和多樣性。α-多樣性分析結(jié)果顯示，與Control組相比，SPP顯著降低了DSS組的ACE指數(shù)（圖7D）。而與DSS組相比，SPP顯著增加了SPP-H組的Shannon指數(shù)（圖7C）。另外，SPP還在一定程度上增加了Simpson指數(shù)和Chao1指數(shù)，但并無(wú)顯著性差異（圖S1）。這些結(jié)果表明DSS引起了UC小鼠盲腸微生物群多樣性的下降，SPP處理則增加了UC小鼠盲腸微生物群的多樣性。主成分分析（PCA）結(jié)果顯示，DSS和SPP處理對(duì)UC小鼠的微生物組成有一定的影響（圖7E）。圖7F和圖7G分別展示了門和屬水平上前10名微生物群的相對(duì)豐度?？梢钥闯?，門和屬水平上特定細(xì)菌的豐度也受到SPP的影響。例如，相較于DSS組，SPP干預(yù)后，門水平上Bacteroidota的豐度降低，Desulfobacterota和Verrucomicrobiota的豐度升高；屬水平上Muribaculaceae、Lactobacillus、Dubosiella和Prevotellaceae_UCG-001的豐度升高。并且Bacteroidota和Lactobacillus的相對(duì)豐度相較于DSS組有明顯變化（圖7H）。另外Firmicutes/Bacteroidota（F/B）比值的降低是腸道菌群失衡的一個(gè)重要特征，而該值在DSS組中降低（圖7I）。以上結(jié)果表明，DSS改變了UC小鼠腸道微生物的組成和多樣性，而SPP能在一定程度上改善這種變化。

圖7 SPP改變了UC小鼠腸道微生物群的組成

為了鑒定組間顯著差異的微生物物種，通過(guò)線性判別分析結(jié)合效應(yīng)大小測(cè)量（LEfSe）顯著差異物種，結(jié)果如圖8所示。從門到屬共獲得47個(gè)類群，其中Control組21個(gè)類群，DSS組11個(gè)類群，SPP-H組15個(gè)類群。豐度差異最顯著的類群分別為Control組的Coriobacteriales、Coriobacteriia、Eggerthellaceae、Actinobacteriota和Enterorhabdus，DSS組的Prevotellaceae_UCG_001和Prevotellaceae，以及SPP-H組的Lachnospiraceae_NK4A136_group、Desulfovibrionaceae、Desulfovibrionales、Desulfovibrionia和Desulfobacterota。

圖8 SPP對(duì)UC小鼠腸道微生物群結(jié)構(gòu)的影響

Conclusion

總之，本研究表明，SPP能夠減輕UC小鼠的結(jié)腸炎癥并修復(fù)腸道屏障功能損傷。SPP還通過(guò)增加腸道微生物群的α-多樣性、提高Bacteroidetes和Lactobacillus的豐度來(lái)恢復(fù)了UC小鼠的腸道菌群失調(diào)，并且增加了腸道中SCFAs的濃度。這些發(fā)現(xiàn)表明，SPP能減輕結(jié)腸炎的發(fā)展，可能是一種很有前景的UC預(yù)防和輔助治療的天然保健食品。

01

第一作者

周亞西，北京聯(lián)合大學(xué)食品科學(xué)與工程2021級(jí)碩士研究生。研究方向：食物營(yíng)養(yǎng)與功能食品。在國(guó)內(nèi)外期刊公開(kāi)發(fā)表學(xué)術(shù)論文10篇，其中SCI收錄8篇。

02

通信作者

閆文杰，博士，北京聯(lián)合大學(xué)生物化學(xué)工程學(xué)院教授。北京聯(lián)合大學(xué)保健食品功能檢測(cè)中心主任，北京聯(lián)合大學(xué)保健食品和食藥同源及新食品原料教授團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，生物活性物質(zhì)與功能食品北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。主持和參加國(guó)家和省部級(jí)等縱向項(xiàng)目10 余項(xiàng)，主持橫向項(xiàng)目30 余項(xiàng)，發(fā)表文章150 余篇；授權(quán)7項(xiàng)專利，主編和參編著作8部。

Silkworm pupa peptide ameliorates dextran sulfate sodium-induced colitis by enhancing gut barriers and modifying gut flora

Yaxi Zhou1, Diandian Wang1, Hao Duan, Shiqi Zhou, Jinhong Guo, Yu Guo, Jian Zhao, Wenjie Yan*

Beijing Key Laboratory of Bioactive Substances and Functional Food, College of Biochemical Engineering, Beijing Union University, Beijing 100023, China

1 Both authors contributed equally.

*Corresponding author.

Abstract

The anti-inflammatory properties of silkworm pupa peptide (SPP) have been recognized for their potential benefits in colitis treatment. However, the underlying mechanism of SPP in colitis animal models remains unclear. The objective of our work was to investigate the improving effect and the mechanism of action of SPP on a mouse model of dextran sulfate sodium (DSS)-induced colitis. The findings suggested that SPP effectively eased ulcerative colitis (UC) symptoms in mice by decreasing disease activity index, ameliorating histopathological injury, and decreasing serum and colonic markers of inflammation. In addition, our research findings demonstrated that SPP restored intestinal barrier function by increasing the production of tight junction proteins such as zonula occludens-1 (ZO-1), claudin-1, claudin-3, occludin, and adherens junction protein E-cadherin1. Further, SPP supplementation enhanced the concentration of short-chain fatty acids and positively altered the makeup of the gut bacteria in the mice’s gut. These findings underscore SPP’s ability to slow the progression of colitis and point to its possible use as a functional component in dietary supplements for the prevention of early-stage colitis.

Reference:

ZHOU Y X, WANG D D, DUAN H, et al. Silkworm pupa peptide ameliorates dextran sulfate sodium-induced colitis by enhancing gut barriers and modifying gut flora[J]. Food Science and Human Wellness, 2025, 14(2): 9250050. DOI:10.26599/FSHW.2024.9250050.

本文編譯內(nèi)容由作者提供

編輯：梁安琪；責(zé)任編輯：孫勇

封面圖片：圖蟲創(chuàng)意